Es llicencià en medicina a Barcelona el 1921 i es doctorà el 1922. Treballà a l’Hospital de la Santa Creu i de Sant Pau, sota el mestratge de Manuel Corachan. Fou cap de servei de cirurgia de l’Hospital de Sant Pau (1935). Durant el seu temps de cap de la Caixa de Previsió de Socors (des del 1929), i després, durant la Guerra Civil de 1936-39, desenvolupà un procediment de tractament de les fractures obertes, que exposà en l’obra El tractament actual de les fractures de guerra. S’exilià el 1939 i, invitat pels caps del servei de defensa passiva de la Gran Bretanya, s’instal·là a Oxford. El mateix any publicà en anglès el seu llibre sobre fractures de guerra, i el seu procediment fou adoptat pels exèrcits aliats. Treballà com a cirurgià al Radcliffe Hospital, a Oxford, i al Wingfield Morris Orthopaedic Hospital des del 1940, fins que el 1949 fou nomenat catedràtic d’ortopèdia de la Universitat d’Oxford (es retirà el 1965). El 1942 havia estat nomenat doctor honoris causa per aquesta universitat. Transformà l’hospital d’ortopèdia en el Nuffield Orthopaedic Centre, on, amb l’ajuda econòmica de lord Nuffield, creà el primer gran hospital ortopèdic, amb amplíssims mitjans per a investigació. Són notables els seus estudis sobre circulació renal, poliomielitis, luxació congènita de l’anca, estimulació de creixement de l’os, escoliosi, osteoartritis, etc., i publicà un gran nombre d’obres científiques.
Molt actiu en el catalanisme a l’exili, fou membre del Consell Nacional Català de Londres (1940) i promogué l’Anglo-Catalan Society (1952) i les emissions en català de la BBC (1947-57). El 1940 escriví The Spirit of Catalonia (traduït al català per Vicenç Riera i Llorca a Mèxic el 1950, i publicat a Barcelona el 1977), per donar a conèixer la problemàtica de Catalunya al món anglosaxó. El llibre tingué un gran èxit, com proven les nombroses edicions que se’n feren. Presidí el congrés de la Societat Internacional d’Ortopèdia i Traumatologia a Nova York, el 1960. Retornà a Barcelona el 1967, i continuà treballant particularment, sobretot en recerques sobre la gènesi de l’os. Fou guardonat amb el premi Virgili el 1969. President de la Societat Catalana de Biologia (1971-73), fou nomenat membre honorari de l’Acadèmia de Medicina de Barcelona (1970) i membre numerari de l’Institut d’Estudis Catalans (1972), doctor honoris causa de les universitats de Buenos Aires, Göteborg (Suècia) i Autònoma de Barcelona (1976), i honorary fellow de la British Orthopaedic Association. Entre gran nombre de premis i condecoracions, hom pot esmentar encara la Medalla d’Or de Barcelona (1976), la Gran Creu de Carles III i, pòstumament, la Medalla d’Or de Sant Jordi (Diputació de Barcelona) i el premi Jaume I (1977).
Deixà també unes memòries, Fragments d’una vida (1977), editades pòstumament a cura de la seva filla gran, la historiadora Amèlia Trueta i Llacuna (Barcelona, 1924 – 10 d’agost de 2022). També fou el pare de l’activista social Montserrat Trueta i Llacuna. El 2009 es publicà la correspondència amb Pau Casals (Estimat doctor/Admirat mestre).